Большой адронный коллайдер «подсказал», где искать частицы темной материи
Работающие в ЦЕРН исследователи создали новый метод поиска частиц темной материи с помощью Большого адронного коллайдера. Его впервые применили минувшим летом, и результаты этой работы получились двоякими. С одной стороны, долгожданных частиц пока найти не удалось, с другой — теперь ученые знают, в каких диапазонах энергий вимпов, скорее всего, точно нет.
Темная материя — одна из наиболее интригующих загадок современной физики. Шутка ли: мы уже почти 100 лет подряд обладаем хорошо подтвержденными теориями устройства мира, но при этом не можем уверенно объяснить, из чего состоит более 95 процентов Вселенной. Примерно две третьих всей массы Вселенной приходится на темную энергию (о ней в другой раз), а около четверти — неуловимые частицы, природа которых неизвестна. Поэтому ученые упорно пытаются разработать самые разные способы их зафиксировать.
Определенные успехи есть, но прогресс очень медленный. Немного ускорить его предложили участники коллаборации ATLAS — одного из четырех основных экспериментов, которые проводят на Большом адронном коллайдере (БАК, LHC) европейской организации ядерных исследований ЦЕРН (CERN). Суть идеи Дипака Кара (Deepak Kar) и Суканьи Синха (Sukanya Sinha) заключается в следующем.
Согласно некоторым моделям, частицы темной материи состоят из «зеркальных» версий фундаментальных кирпичиков обычной (барионной) материи, то есть «темных кварков» и «темных глюонов». Такие элементарные частицы имеют несколько важных потенциальных свойств. Во-первых, они без особого труда вписываются в модели темной материи, подразумевающие наличие слабо взаимодействующих частиц (вимпов, WIMP). Во-вторых, темные кварки с глюонами при определенных условиях все же взаимодействуют с обычными, только происходит это крайне редко.
Да, включение в теоретические построения дополнительных частиц, помимо уже имеющихся в Стандартной модели, никогда не выглядит особенно хорошим решением. Однако для проверки этой идеи пока не нужны какие-либо новые детекторы и эксперименты. Следы темных кварков должны быть видны в данных, полученных во время уже проведенных или запланированных столкновений частиц на БАК. Свою гипотезу Кар и Синха глубоко проработали и вместе с коллегами проверили на имеющихся данных.
Результаты этого исследования опубликованы в рецензируемом журнале Physics Letters B, текст находится в открытом доступе. С обзором научной статьи можно ознакомиться на портале эксперимента ATLAS и на сайте Университета Витватерсранда (University of the Witwatersrand, Йоханнесбург, ЮАР).
Большой адронный коллайдер разгоняет протоны или тяжелые ионы практически до скорости света, всего на 11 километров в час меньше нее. Когда они сталкиваются, их буквально разрывает на элементарные частицы, которые либо попадают на детекторы в неизменном виде, либо претерпевают цепочки преобразований. Улавливая частицы, получившиеся в результате этих преобразований, ученые анализируют фундаментальные природные взаимодействия и корректируют существующие теоретические модели.
Если во время каких-то столкновений даже на кратчайшие периоды времени возникали темные кварки и глюоны, их следы можно увидеть в данных БАК. Обычно парные пучки продуктов столкновений имеют одинаковую энергию, следовательно, сумма энергий всех «пойманных» в эксперименте частиц должна быть равной по обе стороны детектора. Но темные частицы с детектором взаимодействовать не будут и унесут энергию с собой — возникнет неравенство.
Правда, объем получаемой на установке информации так велик, что ее анализ занимает годы. Тем не менее первичную проверку своей гипотезы Кар и Синха провести смогли. Следов вимпов обнаружить не удалось — тут никакого сюрприза новое исследование не принесло. Зато получилось ограничить спектр энергий частиц, в котором могут «прятаться» искомые несимметричные пучки продуктов столкновений. Исследователи называют их полуневидимыми, поскольку частично заметить их все же можно.
Telegram 
Дзен 
VK Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии